СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Сравнительный анализ стробоскопов иобоснование выбора темы
2. Принцип действия ипорядок работы стробоскопа
2.1 Подготовка к работе
2.2 Подготовка автомобиля к проверке
2.3 Программирование режима работытахометра
2.4 Порядок работы
2.5 Временные диаграммы работы
3. Принципиальные электрические схемы
3.1 Принципиальная электрическая схемастробоскопа со светодиодом
3.2 Принципиальная электрическая схемастробоскопа с лампой вспышкой
3.2.1 Физическиепринципы построения ламп-вспышек
3.2.2 Конфигурацияламп-вспышек
3.2.3 Разряднаяхарактеристика
3.2.4 Световая энергиявспышки
3.2.5 Схема включения
4. Описание используемых микросхем
4.1 Описаниемодуля MT–16S2H
4.2 Описаниемикроконтроллера
4.3 Описаниестабилизатора напряжения КР1158ЕН501А
4.4 Описаниемикросхемы UC3843
5. Расчетная часть
6. Блок схемы программногообеспечения стробоскопа
7. Программное обеспечениестробоскопа
8. Печатные платы
9. Конструкторская часть
10. Организационно-экономическая часть11. Безопасность и экологичность проекта11.1 Характеристика оборудования11.2 Опасные и вредные производственные факторы
11.3 Метеорологические условия впроизводственном помещении11.4 Производственное освещение11.5 Мероприятия по защите от вибрации и шума11.6 Защитные меры от электромагнитных полей и тепловогоизлучения11.7 Меры защиты от поражения электрическим током
11.8 Способы обеспечения безопасности наавтомобиле11.9 Пожарная безопасность11.10 Защита окружающей среды
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Автомобилистамхорошо известно, насколько важна правильная установка начального моментазажигания, а также исправная работа центробежного и вакуумного регуляторовопережения зажигания. Неправильная установка момента зажигания всего на 2—3° инеисправности регуляторов могут явиться причиной повышенного расхода топлива,перегрева двигателя потери мощности и могут даже сократить срок службыдвигателя.
Автомобильныйстробоскоп позволяет упростить обслуживание системы зажигания. С его помощьюдаже малоопытный автолюбитель может в течение 5÷10 мин проверить иотрегулировать начальную установку момента зажигания, а также проверитьисправность центробежного и вакуумного регуляторов опережения.
Работастробоскопа основана на так называемом стробоскопическом эффекте. Суть егосостоит в следующем: если осветит движущийся в темноте объект очень короткойяркой вспышкой, он зрительно будет казаться как бы неподвижно “застывшим’ в томположении, в каком его застала вспышка. Освещая, например, вращающееся колесовспышками, следующими с частотой, равной частоте его вращения, можно зрительноостановить колесо, что легко заметить по положению какой — либо метки на нем.
Для установкимомента зажигания запускают двигатель на холостые обороты и стробоскопомосвещают специальные установочные метки. Одна из них – подвижная – размещена наколенчатом валу (либо на маховике, либо на шкиве привода генератора), а другая— на корпусе двигателя. Вспышки синхронизируют с моментами искрообразования взапальной свече первого цилиндра, для чего емкостный датчик стробоскопа крепятна ее высоковольтном проводе.
В светевспышек будут видны обе метки, причем, если они находятся точно одна противдругой, угол опережения зажигания оптимален, если же подвижная метка смещена,корректируют положение прерывателя – распределителя до совпадения меток.
Основным элементомприбора является импульсная безынерционная стробоскопическая лампа, вспышкикоторой происходят в моменты появления искры в свече первого цилиндрадвигателя. Вследствие этого установочные метки, нанесенные на маховике илишкиве коленчатого вала, а также другие детали двигателя, вращающиеся илиперемещающиеся синхронно с коленчатым валом, при освещении их стробоскопическойлампой кажутся неподвижными. Это позволяет наблюдать сдвиг между моментомзажигания и моментом прохождения поршнем верхней мертвой точки на всех режимахработы двигателя, т. е. контролировать правильность установки начальногомомента зажигания и проверять работоспособность центробежного и вакуумногорегуляторов опережения зажигания.
1 СРАВНИТЕЛЬНЫЙАНАЛИЗ СТРОБОСКОПОВ И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕМЫ
Рассмотрим тристробоскопа обладающих различными функциями и по ним составим сравнительнуютаблицу.
Таблица 1.1 –СтробоскопыФункции и характеристики MULTITRONICS SC-10 Astro M5 Focus F10 Диапазон измерения, об/мин 100÷9000 50÷6500 100÷6500 Напряжение питания, В 9÷16 9÷16 9÷16 Потребляемый ток, А Не больше 10 мА Не больше 0.2 А Не больше 009 А Стробоскоп используется Для установления начального угла опережения зажигания Для измерения угла опережения зажигания Для измерения угла опережения зажигания Время работы Непрерывный Повторно –кратковременный Повторно –кратковременный Тахометр нет есть есть Измерение напряжения питания, В нет есть есть Коэффициент пересчета оборотов нет есть есть Максимальная частота искрообразования, в Гц – – 55 Измерение напряжения на замкнутых контактах прерывателя нет нет есть Измерение угла замкнутого состояния контактов прерывателя нет нет есть Измерение условий эффективности работы цилиндров нет нет есть Измерение импульсов напряжения в первичной цепи катушки зажигания нет нет есть Измерение неравномерности оборотов двигателя, об/мин нет есть есть /> /> /> /> />
Из таблицы видно, чтостробоскоп FocusF10 обладает самой большойфункциональностью. Большая часть функций данного стробоскопа для рядового автовладельцабудет излишний. Данные функции включены в стоимость стробоскопа, следовательно,произойдет переплата.
Стробоскоп Astro M5обладает также излишней функциональностью и высокой стоимостью.
Стробоскоп MULTITRONICSSC-10 обладает следующими преимуществами:
а) непрерывное времяработы;
б) малый потребляемыйток.
Но с помощью него нельзяпомерить угол опережения зажигания (УОЗ), определить количество оборотов ипомерить напряжение аккумуляторной батареи.
Выделим основныефункции среди стробоскопов:
1) измерениенапряжения;
2) измерениеколичества оборотов двигателя;
3) измерениеУОЗ.
Необходимо разработатьстробоскоп, который будет обладать основными функциями и отличаться отпредставленных легкостью восприятия на жидкокристаллическом модуле (ЖКМ) информации.
2. ПРИНЦИПДЕЙСТВИЯ И ПОРЯДОК РАБОТЫ СТРОБОСКОПА
Автомобильныйстробоскоп с регулируемой задержкой предназначен для проверки регулировки иизмерения угла опережения зажигания, измерения оборотов двигателя, а также дляпроверки работоспособности центробежного и вакуумного регуляторов опережениязажигания автомобильных карбюраторных двигателей.
2.1 Подготовка к работе
Проводстробоскопа с черным зажимом присоединить к “массе” автомобиля.
Провод скрасным зажимом присоединить к плюсовой клемме аккумулятора или к клеммекатушки зажигания на которой появляется напряжение +12 вольт при включениизажигания (например +б для “классики”).
Провод сбелым (желтым) зажимом подключить к клемме катушки зажигания, соединенной смеханическим прерывателем или электронной системой зажигания. В случаеустановки прибора на автомобиль оборудованный нештатной системой зажигания (например,многоискровой), подключение провода с белым (жёлтым) зажимом осуществляетсянепосредственно с выходом механического прерывателя или датчиком холла.
Приневозможности соединения с сигналом прерывателя (коммутатора) используется емкостнойсинхронизатор на высоковольтном проводе свечи первого цилиндра в непосредственнойблизости от неё.
2.2 Подготовка автомобиля к проверке
Необходимопроверить и если это необходимо отрегулировать зазор между контактамипрерывателя. Проверить наличие меток для установки зажигания поставленныхзаводом изготовителем. Очистить метки от грязи, при необходимости зачиститьобласть метки на шкиве шкуркой или провести мелом по метке. Протереть сухойтряпкой высоковольтный провод 1-го цилиндра, а также центральный высоковольтныйпровод катушки.
Прогретьдвигатель и отрегулируйте обороты холостого хода при помощи встроенногоцифрового тахометра, установив их штатными.
Подключениестробоскопа производится при остановленном двигателе и выключенном зажигании.
2.3 Программирование режима работы тахометра
Подключить прибор всоответствии c пунктом 2.2.
При наличии соединенияс сигналом прерывателя (коммутатора) позволит измерятьобороты и регулировать угловую задержку классического четырехцилиндровогочетырехтактного двигателя с одной катушкой зажигания имеющему два импульса навыходе прерывателя за один оборот колен вала.
В случае, еслиподключение осуществляется только емкостным синхронизатором,то одному импульсу на высоковольтном проводе свечи первого цилиндрасоответствует два оборота коленвала.
2.4 Порядокработы
Измерение оборотовхолостого хода, а так же проверку и измерение угла опережения зажигания и работырегуляторов угла опережения зажигания производите только на прогретом двигателев следующей последовательности:
1) подключить стробоскопсогласно пункту 2.1;
2) проверить правильностьустановки начального угла опережения зажигания. Для этого необходимо запуститьдвигатель и при штатных оборотах холостого хода нажать на кнопку осветить лучомстробоскопа установочные метки. При правильной установке зажигания и устойчивойработе двигателя метка на шкиве двигателя вследствие стробоскопического эффектабудет казаться неподвижной и совпадать с меткой на корпусе двигателя. Принесовпадении меток необходимо остановить двигатель, ослабить винт (или гайку)крепежной скобы распределителя, повернуть корпус распределителя влево иливправо на необходимую величину и повторите проверку. При совпадении метокзакрепить корпус распределителя. Если при проверке положение подвижной метки влуче стробоскопа не стабильно, это может быть вызвано чрезмерным износомдеталей привода распределителя, втулок приводного валика, заеданием рычага прерывателяна оси;
3) для проверки работыцентробежного регулятора опережения зажигания необходимо отсоедините трубкувакуумного регулятора от распределителя. Плавно увеличивать скорость вращенияколенчатого вала двигателя и наблюдать за положением метки освещаемойстробоскопом. При исправной работе центробежного регулятора подвижная меткадолжна плавно смещаться относительно неподвижной в сторону увеличения углаопережения зажигания. При неисправном регуляторе смещение метки будетотсутствовать или происходить рывками. В этом случае распределитель нужноотремонтировать или заменить на исправный;
4) для проверки работы вакуумногорегулятора опережения зажигания необходимо установить обороты двигателя,соответствующие наибольшему центробежному регулированию и, наблюдая заположением метки, подключить трубку вакуумного регулятора. В случае исправностипоследнего подвижная метка должна отклониться в сторону противоположнуювращению. Если метка остается в той же точке, то нужно проверить камеру разряженияраспределителя и соединительную трубки. Возможными причинами неисправностейможет быть неплотное соединение, засорение, трещины в трубке;
5) измеряемыйпараметр индицируется на дисплее прибора. Для того чтобы перейти на необходимуюопцию измерений необходимо сначала нажать на кнопку «Режим». Если необходимознать напряжение бортовой сети то нужно нажать на кнопку «Выбор» один раз; для тогочтобы измерить количество оборотов двигателя необходимо нажать на кнопку «Вверх»два раза тем самым произведется выход в режим «Тахометр». а для того чтобыперейти в режим «Стробоскоп» необходимо нажать на кнопку «Вверх» три раза.Данный алгоритм реализован в блок схеме;
6) для переходав режим «Стробоскоп» необходимо нажать на кнопку «Вверх» три раза. Дляизмерения угла опережения необходимо циклически перебирать последовательностьот 0 до 40. Каждое изменение на единицу соответствует одному градусу.
Изменяязадержку и наблюдая стробоскопический эффект добиваемся совмещения установочнойметки и метки верхней мертвой точки (ВМТ) на валу двигателя. Цифра на дисплееприбора в момент совмещения меток будет соответствовать углу опережениязажигания.
Принахождении прибора в режиме управляемой задержки, вспышка стробоскопапроисходит в соответствии с индицируемой в градусах задержкой.
Для выхода изрежима «Стробоскоп» нужно нажать на кнопку «Режим» и на дисплеи появится надпись «Работа»
Точныеизмерения угла опережения зажигания гарантированы только при стабильномизмерении оборотов (разброс в показаниях тахометра не более 10-20 оборотов вминуту, например перед измерением угла тахометр стабильно показывает 750 ÷760), поэтому если показания тахометра скачут,перед измерением угла нужно добиться устойчивых показаний тахометра.
Погрешность П,в град. при измерении угла определяется формулой 2.1
/> (2.1)
α – угловая задержка, в градусах;
Δω – разброс показаний тахометра,об/мин;
ωср — усредненные показания тахометра,об/мин
/>
Погрешностьустановки угловой задержки и соответствующее ей визуальное “дрожание” меткинапрямую связано с нестабильностью оборотов двигателя.
2.5 Временныедиаграммы работы управления углом опережения зажигания
При скорости вращенияравной скорости холостого хода метка на шкиву совпадает с меткой на двигателе(если исправно работает прерыватель – распределитель).
Если скорость вращения сталабольше скорости холостого хода, то метка на шкиву плавно сместится в сторонупротивоположную вращению на угол α.
Для того чтобыопределить угол α необходимо сместить вспышки на эту величину. Далеемикроконтроллер обрабатывает входную информацию и выдает числовое значение углана дисплеи.
3. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
В качестве излучающихэлементов могут использоваться как мощный светодиод, так и импульсная лампа — вспышка. В зависимости от выбранной модификации будут различаться системыпитания этих элементов.
3.1Принципиальная электрическая схема стробоскопа со светодиодом
В принципиальнойэлектрической схеме в качестве излучающего элемента используется мощныйсветодиод. Он обеспечивает узконаправленный луч высокой интенсивности, чтопозволяет контролировать работу системы зажигания во всем диапазоне частотвращения коленчатого вала двигателя.
Для синхронизациивспышек с моментом искрообразования использован емкостной датчик [6].
Основная частьстробоскопа — микроконтроллер DD1.
По фронту сигнала на входеPD2, микроконтроллера наего выходе PA1формируется импульс высокого уровня в результате открывается транзистор VT1,в цепь коллектора которого включен излучатель — светодиод VD1.
Использованныйсветодиод LXHL-LW3C серии «STAR» фирмы LUMILEDS обеспечивает световойпоток 65 Лм. При токе 700 мА прямое падение напряжения на нем около 3,7 В,максимально допустимый ток — 1 А. Даже кратковременное превышение этогозначения может необратимо повредить светодиод, поэтому последовательно с нимвключен токоограничивающий резистор R1. Диод VD1 защищает приборот ошибочной перемены полярности напряжения питания.
Управляющая программамикроконтроллера формирует импульсы, длительность которых равна приблизительно1,3 мс. Например, 3000 об/мин соответствует частоте искрообразования 25 Гц,период импульсов в этом случае равен 40 мс, а длительность вспышкиприблизительно 1,3 мс для емкостного датчика.
Учитывая, чтомикроконтроллер работает в условиях мощных электромагнитных помех, егонеиспользуемые выводы соединены с общим проводом, а вывод RESETподключеннепосредственно к источнику питания +5 В.
Светодиод LXHL-LW3Cимеет угол излучения 140 град, но для серии «STAR» фирма LUMILEDSвыпускает линзу-коллиматор LXHL-NX05, применение которой позволяет получитьсветовой пучок с углом 10 град.
Кнопки SB1, SB2, управляют работой стробоскопа. SB1 – разрешает работу стробоскопу, SB2 –осуществляет выбор между режимамиработы стробоскопа.
Через разъем ХР1на входы контроллера (PD1, PD4)поступают дискретные информационные сигналы, которые подлежатдальнейшей логической обработке и в зависимости от выбранной функциипользователем (тахометр или стробоскоп), выдается результат на жидкокристаллическиймодуль по восьми битной шине данных.
С выводапорта РА1 поступает последовательность импульсов идущих на светодиодстробоскопа.
От аккумуляторааналоговый сигнал поступает на вход цифро-аналового преобразователя (АЦП)контроллера (РА0). После логической обработки этого сигнала результатавыдается на ЖКМ.
Конденсатор С4обеспечивает аппаратный сброс контроллера при включении питания. При отсутствиинапряжения или его пропадании конденсатор С4 оказывается разряженным.После появления напряжения питания на контакте RESET микроконтроллера удерживается низкийуровень до тех пор, пока конденсатор С4 не зарядится через резистор.
Для АЦПиспользуется внешний источник опорного напряжения к которому подключен фильтр (L1С5) для повышенияпомехозащищенности.
Длярегулировки подцветки ЖКМ используется резистор R8.
Резистор R12 необходим для управления контрастностьюЖКМ.
3.2Принципиальная электрическая схема стробоскопа с лампой вспышкой
Импульсные лампыобеспечивают высокую яркость вспышек, но имеют ограниченный срок службы итребуют источника повышенного напряжения.
3.2.1Физические принципы построения ламп-вспышек
Принципработы любой лампы-вспышки основан на явлении отдачи мощного светового импульсаинертным газом в момент прохождения через него импульса тока большой величины[11]. В качестве рабочего наполнителя для ламп-вспышек часто используются такиегазы, как ксенон и криптон. Ксеноновые лампы-вспышки предназначены дляиспользования в фотографических аппаратах, высокоскоростных копирах,стробоскопах и т. д. Лампы, в которых наполнителем служит криптон,предназначены в основном для использования в схемах накачки лазеров.
3.2.2Конфигурация ламп-вспышек
Лампа-вспышкаконструктивно представляет собой баллон из кварцевого или боросиликатногостекла, заполненный под высоким давлением инертным газом ксеноном иликриптоном. В баллон впаяны два электрода – анод и катод. На внешней сторонебаллона наносится полоска токопроводящего покрытия, к которому присоединяетсятретий — поджигающий электрод.
Частофункции поджигающего электрода выполняют несколько витков тонкой проволоки,намотанной на баллон снаружи.
Формыбаллона бывают самые различные: дугообразные, кольцевые, спиральные и т. д.
Устройстволампы-вспышки показано на рисунок 3.1.
/>
Рисунок3.1 – Устройство лампы-вспышки
Внезависимости от материала используемого стекла и электродов, лампы-вспышки имеюттри основных конструктивных характеристики, определяющих степень их применения.К таким параметрам относятся:
1) расстояниемежду внутренними электродами (e);
2) внутреннийдиаметр колбы (r);
3) используемыйгаз.
Соотношениеэтих величин определяет длительность разряда, интенсивность светового излученияи, соответственно, сферу применения. Так, например, если отношение e/re/r
3.2.3Разрядная характеристика
Процессвспышки можно условно разделить на две основные фазы: фазу поджига и фазуразряда. На рисунке 3.6 приведена разрядная характеристика, поясняющаяпроцессы, происходящие в лампе.
Вмомент подачи напряжения на поджигающий электрод напряжение между анодом икатодом лампы максимально и равно значению, до которого заряжен разрядныйконденсатор. По мере ионизации газа внутри лампы происходит постепенноеснижение напряжения между анодом и катодом при незначительном увеличениианодного тока, что является следствием постепенного образования ионной дорожкимежду электродами внутри лампы. В какой-то момент времени внутреннеесопротивление лампы достигнет такого предела, при котором произойдет резкоеувеличение анодного тока и разряд конденсатора, иными словами, наступаетэлектрический пробой. Внутри лампы в этот момент происходит образование плазмы,разогретой до температуры 7000÷10000 К, и высвобождение яркого световогоимпульса с длительностью от 10 мкс до 10 мс. Сопротивление лампы в этот периодвремени составляет примерно 0,1÷5 Ом. Процесс образования плазмы показанна рисунке 3.5.
Помере разряда конденсатора происходит уменьшение анодного напряжения припостепенном снижении разрядного тока, что ведет к прекращению процесса. Вспышкапродолжает «гореть», пока напряжение на лампе не упадет до уровня гашения.
Такойпроцесс генерации светового импульса является разовым и краткосрочным повремени своего действия. Для его возобновления необходимо повторение описанныхвыше фаз.
3.2.4Световая энергия вспышки
Световаяэнергия определяется произведением светового потока вспышки на ее длительностьи косвенно может быть выражена электрической энергией заряженного конденсатора W,Дж:
/> (3.1)
гдеС — емкость конденсатора, Ф;
U— напряжение, до которого заряжается конденсатор, В.
Такимобразом, изменять световую энергию (мощность) вспышки можно путем увеличенияемкости накопительного конденсатора или изменением напряжения на лампе. Приэтом необходимо учитывать, что электрическая энергия заряда конденсатора можетпревышать аналогичный параметр самой лампы не более чем на 20% (за счет потерьв соединительных проводах лампы и источника питания). Напряжение должно быть нениже напряжения зажигания лампы и не должно приближаться к напряжениюсамопробоя.
3.2.5Схема включения
Инициациявспышки происходит в момент подачи высоковольтного импульса величиной 2–20 кВна поджигающий электрод лампы.
Импульсвысокого напряжения снимается со вторичной обмотки импульсного высоковольтноготрансформатора. Как правило, эти трансформаторы двухобмоточные и имеютсоотношение витков первичной обмотки к виткам вторичной обмотки от 1:20 до1:100.
/>
Рисунок3.2 – Типовая схема включения
Первичнаяобмотка имеет небольшое количество витков, предназначена для разряда«поджигающего» конденсатора и выполняется, как правило, «толстым» меднымпроводом.
Типоваясхема включения лампы-вспышки приведена на рисунке 3.2.
Принципработы управляющей схемы следующий. При подаче напряжения Uна схему начинается заряд конденсатора CZ черезограничивающее сопротивление R и первичную обмотку трансформатора.Одновременно с этим происходит процесс заряда накопительного конденсатора CB.
ТиристорVS в этот моментнаходится в закрытом состоянии. При подаче запускающего импульса на управляющийэлектрод тиристора VSон открывается, тем самым замыкая разрядный конденсатор CZ на«землю». В этот момент времени конденсатор CZ начинаетразряжаться по цепочке тиристор — «земля» — первичная обмотка трансформатора.Образуется своеобразный колебательный контур, в котором возникают затухающиегармонические колебания, частота которых зависит от параметров L и C.Вокруг первичной обмотки трансформатора возникает переменное магнитное поле,которое, пронизывая витки вторичной обмотки трансформатора, наводит в нем ЭДС.
ВеличинаЭДС зависит от коэффициента трансформации и соотношения витков первичной ивторичной обмоток. Напряжение UZ,равное единицам или десяткам киловольт и снимаемое со вторичной обмоткитрансформатора, подается на поджигающий электрод лампы, тем самым вызываяразряд накопительного конденсатора CB через лампу.
4 ОПИСАНИЕИСПОЛЬЗУЕМЫХ МИКРОСХЕМ
4.1Описаниемодуля MT–16S2H
Жидкокристаллическиймодуль MT–16S2H состоит из БИС контроллера управления и ЖК панели. Контроллеруправляется КБ1013ВГ6, производства ОАО «АНГСТРЕМ», аналогичен HD44780фирмы HITACHI. Модуль выпускаетсясо светодиодной подсветкой.
Модульпозволяет отображать 2 строки по 16 символов. Символы отображаются в матрице5*8 точек. Между символами имеется интервал в одну отображаемую точку. Каждомуотображаемому на ЖКИ символу соответствует его код в ячейке ОЗУ модуля.
Модульсодержит два вида памяти – кодов отображаемых символов и пользовательскогознакогенератора, а также логику для управления ЖК панелью.
Недопустимовоздействие статического электричества больше 30 вольт.
Модульпозволяет:
–модуль имеет программно – переключаемые две страницы встроенногознакогенератора;
–работать как по 8 –ми, так и по 4-х битной шине данных;
–принимать команды с шины данных;
–записывать данные в ОЗУ с шины данных;
–читать данные из ОЗУ на шину данных;
–читать статус состояния на шину данных;
–выводить мигающий (или не мигающий) курсор двух типов;
–управлять контрастностью и подсветкой.
Таблица 4.1-Характеристики модуля MT–16S2HНазвание
Обозна-
чение
Ucc = 5B
Ucc = 3B
Единицы
измерения Min Nom Max Min Nom Max
Напряжение
питания Лог. Ucc — GND 4.5 5.0 5.5 2.7 3.0 3.3 В ЖКИ Ucc — Uo 4.8 5.0 5.2 – – В Ток потребления
Icc – 0.8 1.0 – 0.8 1.0 мА Входное напряжение высокого уровня
UIH 2.2 –
Ucc 2.2 –
Ucc В Входное напряжение низкого уровня
UIL -0.3 – 0.6 -0.3 – 0.4 В Выходное напряжение высокого уровня
UOH 2.4 – – 2.0 – – В Выходное напряжение низкого уровня
UOL – – 0.4 – – 0.4 В
Ток подсветки при напряжении Ucc
ILED – – 120 – – 80 мА
4.2Описаниемикроконтроллера Atmega16
В работе используется 8 – разрядныймикроконтроллер семейства AVR Atmega16 (рисунок 4.1).Микроконтроллер изготовлен по КМОП – технологии, которая в сочетании с RICSархитектурой позволяет достичь наилучшего соотношения показателейбыстродействие/энергопотребление
Atmega16включает в себя:
Высокопроизводительный,маломощный 8-разрядный AVR-микроконтроллер;
–131 мощных инструкций, большинство из которых выполняются за один машинныйцикл;
–32× 8-разрядных регистров общего назначения и регистры управлениявстроенной периферией;
–полностью статическая работа;
–производительность до 16 миллионов операций в секунду при тактовой частоте 16МГц;
–встроенное умножающее устройство выполняет умножение за 2 машинных цикла;
–шестнадцат кбайт внутрисистемно перепрограммируемой флэш-памяти;
–память данных (ОЗУ) 512 байт;
–память данных (EEPROM)512 байт;
–программируемая защита кода программы;
–два 8-разрядных таймера-счетчика с раздельными предделителями и режимамисравнения;
–один расширенный 16-разразрядный таймер-счетчик с отдельным предделителям,режимом сравнения и режимом захвата;
–счетчик реального времени с отдельным генератором;
–два 8-разразрядных канала широтно-импульсной модуляции (ШИМ);
–модулятор выходов сравнения;
–8 мультиплексированных каналов 10-разрядного аналогово-цифровогопреобразования;
–двухпроводной последовательный интерфейс, ориентированный не передачу данных вбайтном формате;
–последовательный интерфейс SPI с поддержкой режимов ведущий/подчиненный;
–программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором;
–встроенный аналоговый компаратор;
–сброс при подаче питания и программируемая схема сброса при снижении напряженияпитания;
–встроенный калиброванный RC-генератор;
–внешние и внутренние источники прерываний;
–программный выбор тактовой частоты;
–общее выключение подтягивающих резисторов на всех линиях портов ввода-вывода.
–напряжение питания 4.5 – 5.5 В;
–потребляемый ток при частоте 8Мгц, при температуре 25 ос инапряжении питания 5В равен 13 мА.
/>
Рисунок 4.1 –Микроконтроллер Atmega16
4.3 Описаниестабилизатора напряжения КР1158ЕН501А
Серияинтегральных стабилизаторов фиксированного положительного напряженияКР1158ЕНхх, КФ1158ЕНхх с малым падением напряжения вход — выход охватываетдиапазон выходных напряжений от 3 до 15В. Все стабилизаторы предназначены дляширокой области применения и идеально подходят для нужд автомобильнойэлектроники, так как имеют встроенную защиту от выбросов входного напряженияпри сбросе нагрузки генератора до 60 В, защиту при подключении входногонапряжения в обратной полярности и от перегрева ИС. Для ограничениярассеиваемой мощности введена блокировка выходного напряжения при входномнапряжении более 30 В. Стабилизаторы не выходят из строя при кратковременномподключении выводов в зеркальной последовательности
Припревышении режима по одному из параметров происходит срабатывание схемвнутренней защиты микросхемы — стабилизатор выключается.
Таблица4.2 – Параметры стабилизатора напряженияТипономинал Uo (В) Iо(А) рабочий не более Io max(A) предельный не более Тип корпуса КР1158ЕН501А 5 0.15 0.7 ТО-251
4.4 Описаниемикросхемы UC3843
Интегральная схема (ИС)UC3843 выпускается в корпусах SOIC-8 и SOIC-14, но в подавляющем большинствеслучаев встречается ее модификация в корпусе DIP-8. На рисунке 4.3 представленацоколевка.
Микросхема UC3843предназначена для построения на ее основе стабилизированных импульсных источниковпитания (ИП) с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Поскольку мощностьвыходного каскада ИС сравнительно невелика, а амплитуда выходного сигнала можетдостигать напряжения питания микросхемы, то в качестве ключа совместно с этойИС применяется n-канальный МОП транзистор.
/>
Рисунок 4.3 – Цоколевкамикросхемы UC3842
Рассмотрим подробнееназначение выводов ИС для наиболее часто встречающегося восьмивыводного корпуса[7].
Comp(1)– этот вывод подключен к выходу усилителя ошибки компенсации. Для нормальнойработы ИС необходимо скомпенсировать АЧХ усилителя ошибки, с этой целью куказанному выводу обычно подключается конденсатор емкостью около 100 пФ, второйвывод которого соединен с выводом 2 ИС.
Vfb(2)– вход обратной связи. Напряжение на этом выводе сравнивается с образцовым,формируемым внутри ИС. Результат сравнения модулирует скважность выходныхимпульсов, стабилизируя, таким образом, выходное напряжение ИП.
C/S(3)– сигнал ограничения тока. Данный вывод должен быть присоединен к резистору вцепи истока ключевого транзистора (КТ). При повышении тока через КТ (например,в случае перегрузки ИП) напряжение на этом резисторе увеличивается и, последостижения порогового значения, прекращает работу ИС и переводит КТ в закрытоесостояние.
Rt/Ct(4) – вывод, предназначенный для подключения времязадающей RC-цепочки.Рабочая частота внутреннего генератора устанавливается подсоединением резистораR к опорному напряжению Vref и конденсатора С к общему выводу.Эта частота может быть изменена в достаточно широких пределах, сверху онаограничивается быстродействием КТ, а снизу — мощностью импульсноготрансформатора, которая падает с уменьшением частоты. Практически частотавыбирается в диапазоне 35…85 кГц. Следует заметить, что в качествевремязадающего должен применяться конденсатор с возможно большим сопротивлениемпостоянному току.
Gnd(5)– общий вывод.
Out(6) – выход ИС, подключается к затвору КТ через резистор.
Vcc(7) – вход питания ИС. Рассматриваемая ИС имеет некоторые весьма существенныеособенности, связанные с питанием.
Vref(8)– выход внутреннего источника опорного напряжения, его выходной ток до 50 мА,напряжение 5 В.
Источник образцовогонапряжения используется для подключения к нему одного из плеч резистивногоделителя, предназначенного для оперативной регулировки выходного напряжения ИП,а также для подключения времязадающего резистора.
ИС имеет некоторыеособенности, связанные с ее питанием. Рассмотрим их подробнее. В первый моментпосле включения ИП в сеть внутренний генератор ИС еще не работает, и в этомрежиме она потребляет от цепей питания очень маленький ток. Для питания ИС,находящейся в этом режиме, достаточно напряжения, получаемого с резистора R2и накопленного на конденсаторе C5. Когда напряжение на этих конденсаторедостигает значения 7.8…9 В, запускается генератор ИС, и она начинаетформировать на выходе импульсы управления КТ. На вторичных обмоткахтрансформатора ТV1,в том числе и на обмотке 3-4, появляется напряжение. Это напряжение выпрямляетсяимпульсным диодом VD4,фильтруется конденсатором C4, и через диод VD5подается в цепь питания ИС. В цепь питания включается стабилитрон VD6,ограничивающий напряжение на уровне 14…16 В. После того, как ИС вошла в рабочийрежим, она начинает отслеживать изменения своего питающего напряжения, котороечерез делитель R5, R8 подается на вход обратной связи Vfb.Стабилизируя собственное напряжение питания, ИС фактически стабилизирует и всеостальные напряжения, снимаемые со вторичных обмоток импульсноготрансформатора.
При замыканиях в цепяхвторичных обмоток, например, в результате пробоя электролитическихконденсаторов или диодов, резко возрастают потери энергии в импульсномтрансформаторе. В результате напряжения, получаемого с обмотки 3-4,недостаточно для поддержания нормальной работы ИС. Внутренний генераторотключается, на выходе ИС появляется напряжение низкого уровня, переводящее КТв закрытое состояние, и микросхема оказывается вновь в режиме низкогопотребления энергии. Через некоторое время ее напряжение питания возрастает доуровня, достаточного для запуска внутреннего генератора, и процесс повторяется.
5. РАСЧЕТНАЯЧАСТЬ
Произведем расчетделителя напряжения по каналу измерения напряжения аккумуляторной батареи
Примем R17=1 кОм, Uвхmax= 40 В, Uвыхmax= 5В. Тогда />, Ом определим по формуле(5.1)
/> Ом (5.1)
где />
Для нахожденияпараметров время задающей цепи (R4C6)примем:
f=60 кГц (частота преобразований),R4= 20 кОм. Тогда С6, в нФ выразим из формулы:
/> (5.2)
/>нФ
Произведем расчетвыходной мощности />, Вт преобразователясобранного на микросхеме UC3843.
/>(5.3)
где fр– частота импульсов идущих на лампу вспышку, Гц.
/> Вт
Определим коэффициенттрансформации повышающего трансформатора преобразователя по формуле 5.3
/>, (5.3)
где />В, рабочее напряжениетранзистора;
/> В- выходное напряжение преобразователя;
/> В- напряжение питания;
/>-коэффициент запаса;
/>-коэффициент трансформации;
Выразим К12из формулы 5.3
/>
Приведем емкостьвысоковольтного конденсатора к первичной цепи
/> мкФ(5.4)
/>
Рисунок 5.1 – Фазазаряда дросселя
/> (5.5)
/> (5.6)
/>
Рисунок 5.2 — Режимпрерывистых токов дросселя
/> (5.7)
/> (5.8)
/> (5.9)
/> (5.10)
/>(5.11)
/>(5.12)
Найдем индуктивностьдросселя L, в Гн приравняв (5.12)к (5.3), получим
/>, где (5.13)
/>=60000 Гц, частота работы преобразователя.
С учетом КПД
/> (5.14)
Примем />= 0.25 А, />= 0.8. Подставим этизначения в формулу 5.14 найдем индуктивность дросселя.
/>
/>В
/> мкГн
Выбираем магнитопровод К12×5×5.5из феррита 4000НМ с параметрами
So=20 мм2,S = 18.1 мм2,lср=23.6мм
Число витков впервичной обмотки [13] определим по формуле 5.15
/> ,(5.15)
где /> — коэффициент индуктивности,Гн.
Вычислим величинунемагнитного зазора δ, в мм[14] по формуле 5.16
/> мм(5.16)
Определим число витковво вторичной обмотке
/> (5.17)
Определим число витковв обмотке обратной связи
/> (5.18)
Рассчитаем диаметрыпроводов обмотки d, в ммтрансформатора [3], значения токов первичной и вторичной обмоток возьмем изматематической модели построенной в MATLAB.
Зададимся плотностьютока J=2.5 А/мм2.
i1= 0.096 A;
i2= 0.005 A;
/> мм(5.19)
/> мм
/> мм
6. БЛОК СХЕМЫПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТРОБОСКОПА
Блок – схема «основнойцикл»/> /> /> /> /> /> /> /> />
Нет
Да
=3
=1
=2
Рисунок 6.1– Основной цикл
Блок – схема «инициализацияЖКИ»
/>
Рисунок 6.2 –Инициализация ЖКИ
Блок – схема «выводинформационной строки»
/>
Нет
Да
Рисунок 6.3 – Выводинформационной строки
Блок – схема «подпрограмма– установка курсора на начало строки»
/>
Рисунок 6.4 – Подпрограмма– установка курсора на начало строки
Блок – схема «подпрограмма– передача данных»
/>
Рисунок 6.5 –Подпрограмма – передача данных
Блок – схема «подпрограмманапряжение»
/>
Нет
Да
Рисунок 6.6 –Подпрограмма напряжение
Блок – схема «подпрограмма– импульсы на лампу»/> /> /> /> /> /> /> />
Нет
Да
Рисунок 6.7 –Подпрограмма – импульсы на лампу
Блок – схема «Выбор»
Обработка подпрограммы«Выбор» осуществляется по внешнему прерыванию INT0микроконтроллера. /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Да
Нет
Рисунок 6.8 –Подпрограмма – выбор
7. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТРОБОСКОПА
#include
#include //для доступакsei
#include//для доступакмакросуSIGNAL
#include
#include
#include
#defineFreq 8000000//частота системнойсинхронизации в Гц
intZhachPreob,Napr,n,R,Pezim,c,U,Z,Z1,I,N;
unsignedint CurrentTime,PreviousTime,T,UGL;// временные переменнные
unsignedchar addr;
//———ИнтерфейсЖКИ———–//
//A0 R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7//
//PA5 PA6 PA7 PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7//
//———————————//
#defineA0 PA5//линиявыбора регистра
#defineRW PA6//линиявыбора операции
#defineE PA7//линиястробирования / синхронизации
#defineBS PC7//флагзанятости
unsignedchar str1[] = «Работа»;
unsignedchar str2[] = «Стробоскоп»;
unsignedchar str3[] = «Тахометр»;
unsignedchar str4[] = «Вольтметр»;
charbuffer[15];
//————————–Ожиданиеготовности————————————
voidLCD_wait(void)
{
do
{
DDRC= 0x00;//порт на вход
PORTC= 0xFF;//подтяжка
PORTA&=~_BV(A0);//A0=0 (команда)
PORTA|=_BV(RW); //RW=1 (чтение)
PORTA|=_BV(E);//E=1
_delay_us(0);//задержкав1 mc
PORTA&=~_BV(E);//E=0
}
while(bit_is_set(PINC,BS)); //ожидать сбросафлагазанятости
PORTA&=~_BV(RW);//RW=0
PORTA&=~_BV(E);//E=0
}
//————————-ЗаписьвLCD————————————————
voidLCD_write (unsigned char p)
{
PORTA&=~_BV(RW);//RW=0
PORTA|=_BV(E);//E=1
DDRC= 0b11111111;//порт Cна выход
PORTC= 0b00000000;//подтяжка порта C
_delay_us(0);//задержкав 1 mc
PORTC= p;//записьбайта
_delay_us(0);
PORTA&=~_BV(E);//E=0
PORTA&=~_BV(RW);//RW=0
DDRC= 0x00;//порт Cна вход
PORTC= 0xFF;
_delay_us(0);
}
//————————ЧтениеизLCD———————————————-
unsignedchar LCD_read(void)
{
unsignedchar p;//p-прочитанныйбайт данных
PINC= 0x00;//порт на вход
PORTC= 0xFF;//подтяжка
PORTA|=_BV(RW); //RW=1 (чтение)
PORTA|=_BV(E);//E=1
_delay_us(0);
p= PINC;//чтение входных данных
PORTA&=~_BV(E);//E=0
_delay_us(0);
PORTA&=~_BV(RW);//RW=0
PORTA&=~_BV(E);//E=0
return(p);
}
//———–ФункцияЗАПИСИ КОМАНДЫ (IR) вЖКИ———————–
voidLCD_com_write (unsigned char p)//p-байт команды
{
LCD_wait();//ожидание готовности
PORTA&=~_BV(A0);//A0=0(команда)
LCD_write(p);//запись команды в ЖКИ
}
//———ФункцияЗАПИСИ ДАННЫХ (DR) вЖКИ————————–
voidLCD_data_write (unsigned char p)//p-байт данных
{
LCD_wait();//ожидание готовности
PORTA|=_BV(A0);//A0=1(данные)
LCD_write(p);//запись команды в ЖКИ
}
//———-ФункцияЧТЕНИЯ СЧЕТЧИКА АДРЕСА ЖКИ——————-
unsignedchar LCD_addr_read(void)
{
unsignedchar p;//содержимоесчетчика адреса
LCD_wait();
PORTA&=~_BV(A0);//A0=0 (команда)
p= LCD_read();//чтениекоманды из ЖКИ
p= (p & 0b01111111);//отбрасываниебита занятости
return(p);//функция возвращает прочитанное
// содержание адресасчетчика
}
//——–ФункцияЗАПИСИ команды в ЖКИ (при инициализации)——–
voidLCD_com_init (unsigned char p)
{
DDRC= 0b11111111;//порт Dна выход
PORTC= 0b00000000;//подтяжка порта D
PORTA&=~_BV(A0);//A0=0(команда)
PORTA&=~_BV(RW);//RW=0
PORTA|=_BV(E);//E=1
_delay_us(60);//задержкав 1 mc
PORTC= p;//запись байта
_delay_us(60);
PORTA&=~_BV(E);//E=0
_delay_us(0);
PORTA&=~_BV(RW);//RW=0
_delay_us(60);
}
//—————Функцияиницилизации ЖКИ————————————-
voidLCD_init ()
{
_delay_ms(20);//ожидание20 мс
LCD_com_init(0x33);//установкаразрядности интерфейса
_delay_ms(40);
LCD_com_init(0x33);//установкаразрядности интерфейса
_delay_ms(40);
LCD_com_init(0x33);//установкаразрядности интерфейса
_delay_ms(40);
LCD_com_init(0x3A);//8битный интерфейс, 1 страница знакогенератора
LCD_com_init(0x08);//включениедисплея
LCD_com_init(0x01);//очисткадисплея
LCD_com_init(0x06);//сдвигкурсора вправо
LCD_com_init(0x0F);//включениедисплея, мигающий курсор
}
//——–Функциявывода строки в ЖКИ по адресу «addr»——————-
voidLCD_out_str(unsigned char str[],unsigned char addr)
{
unsignedchar a;//номерсимвола в стоке
unsignedchar addr_t;//текущеесодержание счетчика адреса ЖКИ
a= 0;
LCD_com_write((addr + 0x80));//установкакурсора на начало строки
while(str[a]!=’\0′)//ждать окончания строки
{
addr_t= LCD_addr_read();//стениетекущего адреса вЖКИ
if(addr_t> 0x10)//если курсор уходитиз видимой
{// области первойстроки, то
LCD_com_write(0x80);// восстанавливаем его наначало
// первой строки
}
LCD_data_write(str[a]);//Передачаданных
a++;
}
}
//———————————–ПроцедураИмпульс 1—————————
voidP (void)//формированиеимпульса к лампе вспышке
{
if(Z1>Z) { _delay_loop_2(Z1);}
DDRA= 0xE2;
PORTA= 0x1D;
_delay_loop_2(40);//длительностьвспышки
Z1= 0;
DDRA= 0x1F;
PORTA= 0xE0;
}
//————————-Прерывание————————————————-
SIGNAL(SIG_INTERRUPT1)
{
Z1= UGL;//сдвинуть периода на градус
R++;//отсчетградусов
Pezim++;
if(Pezim
{
_delay_loop_2(31250);}//задержкав 1 секунду
}
}
//———Процедурарасчета напряжения—————————————–
voidHaprezenie (void)
{
DDRA= 0xE2;
PORTA=0x1D;
ADCSRA= (1
loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF);//ожидаемфлагпрерыванияADIF
ZhachPreob= (ADCH*255) + ADCL; //вычисляем текущеезначение
//преобразования
Napr= ZhachPreob*5/255; //получимзначение измеренного
// напряжения вдесятичной форме
sprintf(buffer,”%06u”,Napr);//форматирование — представление
//числового результата
LCD_out_str(buffer,0x40);//выводчислового значения на ЖКИ, 2
// строка
}
//——————————————————————————
voidTahometr (void)
{
if(PIND& 0x01)== 0x01)//высоковольтныйпровод (емкостной //синхронизатор)
{
CurrentTime= TCNT1; //записываем текущее значение таймера
//еслинет переполнения, то
if(CurrentTime > PreviousTime) T = CurrentTime — PreviousTime;
//еслиесть переполнение Т/С
elseT = 0xFFFF + CurrentTime — PreviousTime;
PreviousTime= CurrentTime;//текущее значениесталопредыдущим
U=60.0*2*31250/(T);//скоростьвращения коленвала
sprintf(buffer,”%06u”,U);//форматирование
LCD_out_str(buffer,0x40);//Выводчислового значения на ЖКИ, 2
// строка
}
if(PIND& 0x04)== 0x04)//низковольтныйпровод (коммутатор)
{
CurrentTime= TCNT1; //записываем текущее значениетаймера
//еслинет переполнения, то
if(CurrentTime > PreviousTime) T = CurrentTime — PreviousTime;
//еслиесть переполнение Т/С
elseT = 0xFFFF + CurrentTime — PreviousTime;
PreviousTime= CurrentTime;//текущее значениесталопредыдущим
U=60.0*31250/(0.5*T);//скоростьвращения коленвала
sprintf(buffer,”%06u”,U);//форматирование
LCD_out_str(buffer,0x40);//выводчислового значения на ЖКИ, 2
// строка
}
}
voidStroboskop (void)
{
intc ++;
CurrentTime= TCNT1;//записываем текущее значениетаймера
//еслинет переполнения, то
if(CurrentTime > PreviousTime) T = CurrentTime — PreviousTime;
//еслиесть переполнение Т/С
elseT = 0xFFFF + CurrentTime — PreviousTime;
PreviousTime= CurrentTime;//текущее значениесталопредыдущим
if(c=3)
{
if(PIND& 0x01)== 0x01)высоковольтныйпровод (емкостной //синхронизатор)
{
UGL=T/720;//2 оборота 1 импульс
n= 31250/T; // частотаискрообразований
R= 0;//обнуление счетного регистра
Z= 0;
while((PINB & 0x01)==0x01) //пока режим нажат в цикле«режим»
i= 0;
{
for(i = 0, i = n, i ++)//импульсы наHL
{
if(i = 1) P();
elseif (i = n/2) P();
elseif (i = n) P();
_delay_loop_2(T/n);
sprintf(buffer,”%06u”,R);//форматирование
LCD_out_str(buffer,0x40);//выводчислового значения на ЖКИ
}
}
}
if(PIND& 0x04) == 0x04)//низковольтныйпровод (коммутатор)
{
UGL=T/180;//1 оборот 2 импульс
n= 31250/T; // частотаискрообразований
R= 0;//обнуление счетного регистра
Z= 0;
while((PINB & 0x10)==0x10) //пока режим нажат в цикле«режим»
i= 0;
{
for(i = 0, i = n, i ++)//импульсы наHL
{
if(i = 1) P();
elseif (i = n/2) P();
elseif (i = n) P();
_delay_loop_2(T/n);
sprintf(buffer,”%06u”,R);//форматирование
LCD_out_str(buffer,0x40);//выводчислового значения на ЖКИ
}
}
}
}
intmain (void)
{
//——————————–/*Настройкапортов*/——————————-
DDRB= 0x00;//PB0- режим
PORTB=0xFF;
DDRD= 0x00;// PD2- выбор (по внешнему прерыванию),
PORTD=0xFF;
DDRA= 0xE2;//PA1-входc датчика напряжения
PORTA=0x1D;//PA2-выходна лампу HL
//——————————————————————————————-
//——————————-/*Настройкатаймера*/——————————
TCCR1A= 0;//режим ШИМ выключен
TCCR1B= _BV(CS12);//коэффициентделения частоты системной
// синхронизации = 256
//——————————————————————————————-
//——————————–/*НастройкаАЦП*/———————————
ADCSRA= (1
// работу АЦП, делительчастоты
// АЦП=64(8000000МГц/64=125кГц)
ADMUX= (1
// по правому краювыбран первый канал
// напряжение питания AVcc
//——————————————————————————————-
//———————————/*Настройкапрерываний*/———————–
GICR= 0x40;//разрешить прерывания по выводуINT0
MCUCR= (1
//——————————————————————————————-
sei();//разрешить прерывания
//———————————————-ЖКИ————————————–
LCD_init();//инициализация
while(1)
{
Pezim= 0;//обнуление счетного регистра
LCD_out_str(str1,0x00);
while((PINB & 0x01) == 0x01)
{
if(Pezim ==1) Haprezenie ();
if(Pezim ==2) Tahometr ();
if(Pezim ==3) Stroboskop ();
if(Pezim ==3) LCD_out_str (str2,0x00);//стробоскоп
if(Pezim ==2) LCD_out_str (str3,0x00);//тахометр
if(Pezim ==1) LCD_out_str (str4,0x00);//вольтметр
}
}
}
При использованиистробоскопа с лампой вспышкой необходимо заменить «процедуру Импульс 1» на«процедуру Импульс 2»
//———————————ПроцедураИмпульс 2—————————-
voidP (void)//формированиеимпульса к лампе вспышке
{
if(Z1>Z) { _delay_loop_2(Z1);}
DDRA= 0xE2;
PORTA= 0x1D;
_delay_loop_2(40);//длительностьвспышки
Z1= 0;
DDRA= 0x1F;
PORTA= 0xE0;
}
8. ПЕЧАТНЫЕПЛАТЫ
Для обеспечениянормальной работы электронных устройств, необходимо чтобы печатные платы, накоторых монтируются электрические схемы, удовлетворяли целому ряду требований:
1) В зависимости от числа проводящихслоев содержащих печатные проводники печатные платы делятся на:
— односторонние;
— двухсторонние безметаллизации отверстий,
— двухсторонние сметаллизацией отверстий;
— многослойные.
В зависимости отточности выполнения элементов печатного рисунка печатные платы в соответствии сГОСТ23751 делятся на 5 классов точности.
2) Печатные платы 1 и 2класса точности изготавливаются из прецизионного сырья на простомтехнологическом оборудовании. Печатные платы 3 и 4 класса точности изготавливаютсячистого сырья на простом технологическом оборудовании. Печатные платы 5 классаточности изготавливают из чистого сырья на прецизионном оборудовании.
3) Для изготовленияодносторонних и двухсторонних печатных плат без металлизированных отверстий широкоиспользуется химический метод (метод травления).
4) Для обеспеченияпостоянства электрических параметров печатной платы используются металлическиеи неметаллические конструкционные покрытия.
Металлическиеконструкционные покрытия используются для увеличения нагрузочной способности потоку и улучшения пайки выводов к печатным площадкам (Сплав РОЗЕ).
Неметаллическиеконструкционные покрытия:
— лак УР-231, которыйнаносят на печатные проводники для защиты их от электрических замыканий наметаллические конструкционные элементы аппаратуры;
– эмалидля защиты печатной платы от расплавленного припоя при пайке групповым методом.
4) Трассировка печатныхпроводников
1) Печатные проводникидолжны располагаться равномерно по всей площади печатной платы.
2) Печатные проводникидолжны быть параллельны сторонам печатной платы, либо быть под углом кратным 15град.
3) Существуют дверазновидности трассировки печатных плат:
— прямая (дляодносторонних и двухсторонних печатных плат);
— ортогональная иликоординатная (для двухсторонних печатных плат).
4) Расстояние от краяпечатной платы до ближайшего печатного проводника должно быть не менее толщиныпечатной платы.
5) Расстояние междупроводниками должно быть максимально возможным;
6) Если пайка печатногоузла выполняется волной, то печатные проводники на стороне пайки должны бытьрасположены параллельно движению волны припоя./> /> /> /> />
а
б
а
9.КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
Нарисунке 9.1 изображен внешний вид автомобильного стробоскопа. Данное устройствовыполняет следующие функции: измерение напряжения, измерение количестваоборотов двигателя, измерение УОЗ. Это устройство в своем составе имеетследующие элементы: жидкокристаллический индикатор, кнопки управления работойстробоскопа («Режим и Выбор»), излучающий элемент зависимости от исполненияможет быть либо лампой – вспышкой либо светодиодом.
Питаниестробоскоп получает от бортовой сети автомобиля.
/>
Рисунок 9.1 – Внешнийвид стробоскопа
10. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯЧАСТЬ
Разработка и созданиеавтомобильного стробоскопа с микроконтроллерным управлением относится кнаучно-исследовательской работе (НИР).
Затраты на проведениеНИР Знир, в руб по данной устройству определяются по формуле [18]:
Знир=Ззп+Зотч+Знр+Зм,(10.1)
гдеЗзп –затраты на заработную плату руководителя, инженера исследователя и техника;
Зотч –отчисления на социальное, медицинское страхования и в другие фонды;
Знр –затраты на накладные расходы;
Зм – затратына материалы и оборудование.
Заработная платаисполнителей работ состоит из основной и дополнительной заработной платы [19].Исходные данные для расчёта затрат на заработную плату исполнителей работсведены в таблицу 10.1.
Таблица 10.1 ―Исходные данные для расчёта затрат на заработную платуНаименование величины Обозна-чение Единица измерения Численное значение Период проведения НИР
Тнир неделя 16 Число часов работы в месяц (из расчёта, что в месяце 20 рабочих дня)
Тмес час 160 Разряд руководителя (главного научного сотрудника)
Рр – 6 Коэффициент разрядной сетки руководителя
Кр – 1.71 Разряд инженера-исследователя
Ри – 4 Коэффициент разрядной сетки инженера-исследователя
Ки – 1.33 Разряд техника
Рт – 3 Коэффициент разрядной сетки техника
Кт – 1.21 Минимальная заработная плата
Змин руб. 5000
Месячные окладыисполнителей работ определяются на основании минимальной заработной платы дляработников госбюджетных организаций России с учётом коэффициента разряднойсетки и составляют:
– для руководителя:
Ор=Змин∙Кр=5000∙1.71=8550руб.,(10.2)
– для инженера — исследователя:
Ои= Змин∙Ки=5000∙1.33=6650руб,(10.3)
– для техника:
От= Змин∙Кт=5000∙1.21=6050руб,(10.4)
гдеЗмин, Кр,Ки, Кт – данные по таблице 10.1.
Среднечасовая ставканаучно-исследовательского персонала определяется:
– для руководителя:
/>,(10.5)
– для инженера — исследователя:
/>,(10.6)
– для техника:
/>, (10.7)
гдеТмес – в таблице10.1.
Затраты времени напроведение работ, ленточный график проведения работ по неделям, а такжерезультаты расчёта основной заработной платы сводим в таблицу 10.2.